臺灣博碩士論文加值系統

空氣幫浦長期使用魚水族繁殖業與汙水處理及綠色能源中的燃料電池中佔有有重要地位。然而對於空氣幫浦需要滿足全年無休且無間斷的供應空氣，以導致如何使空氣幫浦中關鍵零組件具有較長壽命，流量更大，且較低成本維修零件更換方便，是現今各空氣幫浦大廠朝向目標。
本研究應用田口法(Taguchi Method)以最低成本改良為出發點，尋找出最佳化組合，分別對於空氣幫浦的閥門、避震腳、主體結構，利用有限元素分析軟體ANSYS 的模擬分析，提出一套設計參數最佳化設計的方法。
本研究的初步成果顯示，未來可以此種方式，結合田口法與有限元素軟體ANSYS 建立空氣幫浦最佳化設計的專家系統(Expert System)，提供工業界在設計之參考，以縮短產品開發的時間。

Air pump has been used and played an important role on aquarium breeder, polluted water treatment and green energy of fuel cells for a long time. One of ultimate goals of air pump is to supply of air flow steadily and continuously all year round. To reach this goal the major challenge of the air pump manufacturers is to design the key components of the air pump with a longer life. In addition, needs of higher flow rate, lower cost of maintenance, and easier replacement are to to be solved.
In this study Taguchi method is used to find out the optimal designs of several components at the lowest cost improvement. We select three key components (valve, shock absorber, and structure frame) which are reported the most occurrence replacement for the present air pump. By using the finite element analysis software of ANSYS we simulate the strength analysis and find out their optimal designs.
The present results show the feasibility of combination of Taguchi method with the finite element analysis software of ANSYS to establish the best design of the air pump expert system (Expert System). It will provide useful information in the design industry to shorten the air pump product development time.

摘要 i
ABSTRACT ii
致謝 iii
目錄 iv
第一章緒論 1
1.1研究背景及動機 1
1.2相關文獻回顧 2
1.3論文大綱 5
第二章空氣幫浦理論基礎 6
2.1空氣幫浦特色 6
2.1.1空氣幫浦運用 7
2.1.2空氣幫浦設計簡介 9
2.2線性泵浦之工作原理 10
2.3 驅動方式 12
2.4 鐵心及永磁材料介紹 13
2.5田口方法概念及原理 15
2.5.1田口方法概念 15
2.5.2田口方法原理 15
2.5.3田口式方法進行步驟 18
第三章 有限元素分析軟體ANSYS之基本概要 20
3-1 有限元素法簡介 20
3.1.1 ANSYS 簡介 21
3.2 ANSYS軟體整體架構 21
3.2.1 前處理器 21
3.2.2 求解模組 23
3.2.3 後處理模組 24
3.3彈性材料分析之原理 27
3.4 元素之選擇 33
3.5 ANSYS模態求取法 35
第四章 空氣幫浦最佳化設計 35
4.1田口方法運用 36
4.1.1直交表的觀念 36
4.1.2直交表的選擇 38
4.1.3信號雜音比的意義及選擇品質特性 38
4.2田口方法的研究與流程 40
4-3決定品質閥門特性與田口運算 42
4.3.1閥門結構設計參數 42
4.3.2決定品質閥門特性 43
4.3.3閥門因子選擇 43
4.3.4直交表選擇 47
4.3.5閥門實驗結果和S/N比的計算 51
4.3.6空氣幫浦閥門變異分析 57
4.3.7空氣幫浦閥門最佳配置估計 60
4.4決定品質避震腳與主體結構特性與田口運算 64
4.4.1避震腳與主體結構設計參數 64
4.4.2決定品質避震腳與主體結構特性 66
4.4.3避震腳與主體結構 66
4.4.4主體結構與避震腳直交表選擇 70
4.4.5主體結構與避震腳實驗結果和S/N比的計算 73
4.4.6空氣幫浦主體結構與避震腳最佳配置估計 78
第五章 結論與建議 82
5.1 結論 82
5.2 建議 83
參考文獻 84
自傳 87

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